[發明專利]一種應用于柔性直流輸電系統的MMC模塊拓撲結構

有效

• 申請號: 201610891143.5
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN107947611B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 李戰龍;劉偉增;郝翔;侯丹
• 申請（專利權）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;特變電工西安柔性輸配電有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 11112 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

1.一種應用于柔性直流輸電系統的MMC模塊拓撲結構，包括三個相單元，每個相單元均包括上橋臂和下橋臂，每個相單元的上橋臂和下橋臂均包括串聯的電抗器和多個子模塊，其特征在于，每個子模塊均包括第一單元、第二單元，以及連接在二者之間的阻斷單元和引導單元，所述第一單元和所述第二單元中的一者包括抵消電容，所述拓撲結構還包括控制單元，其用于判斷系統是否出現直流故障，以及在判斷系統出現直流故障時控制每個子模塊的阻斷單元關閉，以使故障電流依次流經每個子模塊的第二單元、引導單元和第一單元后流入故障點，且所述抵消電容位于故障電流路徑上，用于抑制故障電流；

所述第一單元包括晶體管VT1及與其反向并聯的二極管VD1、晶體管VT2及與其反向并聯的二極管VD2、以及電容C11，晶體管VT1和晶體管VT2串聯，電容C11與二者并聯；

所述第二單元包括晶體管VT3及與其反向并聯的二極管VD3、晶體管VT4及與其反向并聯的二極管VD4、以及電容C22，晶體管VT3和晶體管VT4串聯，電容C22與二者并聯；

所述阻斷單元包括晶體管VT5及與其反向并聯的二極管VD5；

所述引導單元包括二極管VD6；

其中，晶體管VT5的發射極與第一單元連接、集電極與第二單元連接；二極管VD6的負極與第一單元連接、正極與第二單元連接；

所述控制單元具體用于在判斷系統出現直流故障時控制每個子模塊的晶體管VT5關斷，以使故障電流依次流經每個子模塊的第二單元、二極管VD6、第一單元后流入故障點，所述第一單元的電容C11和所述第二單元的電容C22中的一者為抵消電容，且所述抵消電容位于故障電流路徑上；

所述引導單元還包括晶體管VT6，且晶體管VT6的集電極與二極管VD6的負極連接，晶體管VT6的發射極與二極管VD6的正極連接；

在不控整流充電結束之后、可控升壓階段開始之前，對于每相單元而言，控制單元還用于控制該相單元中所有子模塊的晶體管VT1至VT5持續關斷，以及逐次控制該相單元中的i*k個子模塊的晶體管VT6導通，其中i依次取1,2,……,s，且s＝m/k，1≤k＜m，m為各相單元中子模塊的總數，且i、k、s和m均為整數，直至該相單元中的所有子模塊的晶體管VT6都導通；

維持各子模塊的晶體管VT1至VT5的關斷狀態以及晶體管VT6的導通狀態，直至各子模塊的電容C11和電容C22的電容電壓基本一致且穩定。

2.根據權利要求1所述的拓撲結構，其特征在于，

在所述第一單元中，晶體管VT1的集電極分別與二極管VD1的負極、電容C11的正極連接，晶體管VT1的發射極分別與二極管VD1的正極、晶體管VT2的集電極連接，晶體管VT2的集電極還與二極管VD2的負極連接，晶體管VT2的發射極分別與二極管VD2的正極、電容C11的負極連接，輸出端A與晶體管VT1的發射極和晶體管VT2的集電極的連接點相連；

在所述第二單元中，晶體管VT3的集電極分別與二極管VD3的負極、電容C22的正極連接，晶體管VT3的發射極分別與二極管VD3的正極、晶體管VT4的集電極連接，晶體管VT4的集電極還與二極管VD4的負極連接，晶體管VT4的發射極分別與二極管VD4的正極、電容C22的負極連接，輸出端B與晶體管VT3的發射極和晶體管VT4的集電極的連接點相連；

晶體管VT5的發射極與第一單元的晶體管VT2的發射極連接，晶體管VT5的集電極與第二單元的晶體管VT3的集電極連接；

二極管VD6的負極與晶體管VT2的發射極和電容C11的負極的連接點相連，二極管VD6的正極與晶體管VT4的發射極和電容C22的負極的連接點相連；

所述控制單元具體用于在判斷出現直流故障時控制每個子模塊的晶體管VT1至VT5關斷，以使故障電流依次流經每個子模塊的二極管VD3、作為抵消電容的電容C22、二極管VD6、二極管VD2后流入故障點。